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生化学派-“一个基因一种酶”【DNA与基因】 动物世界

王朝动物·作者佚名  2011-11-28
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“一个基因一种酶”为什么比德尔和他的同事没有提出一种假说?恐怕与生命化学复杂性的隐喻不无关系,他们或许认为果蝇体内的化学反应过于复杂,提出一个简单的假说为时过早。

于是,比德尔开始思索果蝇是否是生化遗传学研究的好材料的问题。比德尔回到美国以后,他处于与欧洲大陆十分不同的共同体中,他在斯坦福大学遇到了微生物学家塔特姆(E·L·Tatum)。与塔特姆的巧遇使得比德尔蓦然想起了1928年偶然参加的那次红色面包霉研讨会,他们立即决定选取红色面色霉做实验。

比德尔和塔特姆的基本实验设计是简单的。他们用辐射(如X射线或紫外线)照射正常红色面包霉孢子以提高其突变率(正常突变的突变率很低,选择所需突变体的时间很长)。由于大多数突变是有害的,所以可期望的许多孢子将不能在基本培养基上萌发;基本培养基只含有正常红色面包霉生存和生长所必需的、最低限度的营养成分。这样就可以鉴别发生的孢子类型,把这些在基本培养基上不能生长的孢子接种到限制培养基上——添加了能够使特定突变体生长的物质,就可以选择特定的突变体。例如,某种突变体只能在含有维生素B的培养基上才能生长,这就说明该突变体中合成维生素B的代谢发生障碍。

在鉴别了大量突变体之后,比德尔和塔特姆对它们一一作了遗传杂交分析。分析的结果表明,代谢障碍和基因分离有着直接的关系,代谢障碍可以看作是基因突变的结果。那个时代的生化知识已经揭示出酶对代谢过程中生化反应的控制作用,而且人们普遍相信蛋白质在生命过程中起着特别重要的作用,甚至连遗传物质也可能是蛋白质。因此,比德尔和塔特姆得出结论:基因突变引起酶的改变,一个基因控制着一个特定的酶。后来这一结论被说成更为简洁的格言:“一个基因一种酶”。

红色面包霉在生化学派中的作用犹如噬菌体和大肠杆菌在信息学派中的作用。同先前用果蝇作实验材料相比,红色面包霉有着许多优点,主要体现在四个方面:(1)产生有性后代的世代时间较短,条件适宜时只需几天时间;(2)在实验室条件下易于生长和保存,在含有简单培养基的试管中就能生长;(3)由于找到了适当的方法(限制培养),从而使其代谢(生化)突变体容易鉴别;(4)成体阶段是单倍体(仅有一套染色体),这样就使得所有的突变基因都能表现出来,呈表现型,不存在所谓隐性突变。

比德尔和塔特姆在1941年公布了他们的发现,不久就被科学共同体所接受。与伽罗德相比,比德尔有着明显的能得到承认的背景。首先,他本人曾是经典遗传学共同体的成员,他对生化遗传学的思考得自于他长期的经典遗传学探索,他的研究是从玉米到果蝇然后到红色面包霉的。其次,他选择一种显而易见的材料,这种材料符合时代的发展趋势,当时信息学派也正在使用简单的噬菌体和大肠杆菌;重要的是,红色面包霉的“性状”是简单的代谢物质,而不是复杂的器官生理性质。在这里,生命隐喻(遗传性)与分子隐喻(酶)达到了完善的结合。

 
 
 
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